Назначение выключателей нагрузки конструктивное исполнение

Назначение и конструктивное исполнение электрических сетей

Электрические сети могут выполнятся воздушными и кабельными линиями, шинопроводами и токопроводами.

Воздушные линии

Воздушные линии (ВЛ) – устройства для передачи ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленных с помощью изоляторов и арматуры к опорам.

По конструкции провода могут быть одно- и многопроволочными. ВЛ выполняются медными, алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами.

Медные провода вследствие дефицита меди используются редко. Широко применяются на ВЛ алюминиевые многопроволочные провода марок А, АН, АЖ. Сталеалюминевые провода марки АС, обладающие большей механической прочностью, состоят из стальных проволок, поверх которых навиваются алюминиевые провода.

По условиям механической прочности применяются на ВЛ выше 1000 В алюминиевые провода сечением не менее 35 мм 2 , сталеалюминевые – не менее 25 мм 2 . При выборе проводов ЛЭП напряжением 35 кВ и выше нужно учитывать возможность возникновения дополнительных потерь, вызванных появлением «короны».

Для крепления проводов ВЛ применяют штыревые и подвесные изоляторы, изготовляемые из фарфора или стекла. Штыревые изоляторы крепятся к опорам на крюках и штырях. При напряжении 110 кВ и выше должны применяться только подвесные изоляторы на гирляндах, которые могут быть поддерживающие и натяжные.

ВЛ прокладываются на деревянных, металлических, железобетонных и комбинированных опорах. По назначению опоры могут быть промежуточными, анкерными, ответвительными, угловыми и концевыми, а также одноцепными и двухцепными.

ВЛ дешевле кабельных линий, если пропускная мощность линий менее 3 МВА.

На промышленных предприятиях ВЛ применяют для сетей внешнего электроснабжения, а во внутреннем — применяются сравнительно редко из-за загруженности территории предприятия различными постройками .

Кабельные линии

Кабельная линия (КЛ) – устройство для передачи ЭЭ, состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, ответвительными и концевыми муфтами и крепежными деталями. КЛ прокладывают в местах, где затруднено строительство ВЛ.

Преимущества КЛ перед ВЛ: закрытая прокладка, обеспечивающая защиту от атмосферных воздействий, большая надежность и безопасность в эксплуатации. Несмотря на их большую стоимость и трудоемкость сооружения КЛ широко применяют в сетях внешнего и особенно внутреннего электроснабжения.

Кабель состоит из токоведущих жил (7 и 8), изоляции (поясная – 5 и жильная – 6) и защитных оболочек (4), подушки (3) (рис. 3.4).

По числу жил кабели выполняются одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Жилы изготавливаются из медной или алюминиевой проволоки и могут быть одно- и многопроволочными.

Изоляцию кабелей до 1000 В выполняют из резины, кабелей свыше 1000 В – из многослойной пропитанной бумаги и различных пластикатов (полиэтилена, поливинилхлорида и др.).

Защитные оболочки (внутренняя 4), препятствующая проникновению влаги, газов и кислот, выполняют из свинца, алюминия и хлорвинила. Для механической защиты оболочек на них накладывают стальную и проволочную броню (2), поверх которой для кабелей, прокладываемых в земле и в воде, накладывают защитную рубашку (1) из пропитанной джутовой пряжи.

На напряжение 35-110 кВ применяют маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией, пропитанной минеральным маслом, которое находится под давлением до 0,3 МПа.

Прокладка кабелей может осуществляться:

— в земляных траншеях;

— на эстакадах и галереях;

Прокладка в земляных траншеях (рис. 3.5) является наиболее простой и дешевой. Защита от механических повреждений обеспечивается прикрытием кабеля (1) кирпичом (2) или бетонными плитами. Глубина прокладки на менее 0,7 м от поверхности земли. В местах пересечения с автодорожными путями кабели заключают в металлические или асбоцементные трубы.

Кабель укладывается на подушку из песка (3) толщиной 0,1 м.

В одной траншее укладывается не более шести кабелей. Расстояние между кабелями не менее 100 мм.

В случаях насыщенности территории предприятия подземными коммуникациями, необходимости параллельной прокладки многих КЛ, агрессивного грунта и блуждающих токов и т.п. используют прокладку КЛ в каналах и туннелях.

Канал – непроходимое кабельное сооружение глубиной до 0,4-1,2 м, покрываемое съемными металлическими или бетонными плитами (рис. 3.6). Прокладка в каналах может быть наружной и внутренней. В каналах целесообразно прокладывать кабели при их числе более 6 (до 30).

Прокладка кабелей внутри зданий (в цехах) осуществляется в каналах, перекрытых несгораемыми плитами, а также в трубах по стенкам и потолкам с креплением на скобах.

Туннель – более глубокое (до 2,5 м) сооружение (рис. 3.7), устанавливаемое в земле для прокладки большего числа кабелей (30 и более) и имеющее устройство принудительной вентиляции. Это наиболее дорогой способ прокладки, который применяется при отсутствии возможности сооружения кабельной эстакады.

Прокладка в туннелях и каналах применяется на крупных предприятиях. При этом облегчается доступ к КЛ, обеспечивается легкость замены поврежденного участка. Недостатком прокладки КЛ в туннелях является повышенная пожарная опасность при электрических пробоях в кабелях. Кроме того устройство туннелей требует больших затрат.

Прокладка кабелей на эстакадах применяется на предприятиях при наличии факторов, исключающих прокладку кабелей другими способами. Кабельные эстакады строят в виде открытого наружного сооружения. При этом можно использовать эстакады с технологическими трубопроводами. Преимущества этого способа прокладки КЛ – удобство монтажа и эксплуатации, малая вероятность механического повреждения, хороший отвод теплоты от кабелей.

Токопроводы

Токопроводы напряжением 6-35 кВ применяют для магистрального питания энергоемких потребителей с токами нагрузки 1500-6000 А при длине передачи 1-2 км.

Токопроводы напряжением до 1 кВ называются шинопроводами.

Применением токопроводов вместо большого количества КЛ и ВЛ повышает надежность электроснабжения, упростить эксплуатационное обслуживание, сократить число коммутационного оборудования. Токопроводы обладают большой перегрузочной способностью по сравнению с КЛ и позволяет упростить схему электроснабжения.

Токопроводы имеют значительное индуктивное сопротивление, что, с одной стороны, уменьшает токи к.з., а с другой стороны приводит к большим потерям мощности, чем в КЛ или ВЛ.

В зависимости от вида проводников токопроводы разделяют на жесткие (при использовании жестких шин различного профиля и сечения) и гибкие (с использованием проводов). Токопроводы с фазами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, называют симметричными (фазы цепи имеют одинаковые активное и реактивное сопротивления). Шины токопроводов изготовляют в основном из алюминия или его сплавов.

В сетях 6-35 кВ получили распространение токопроводы следующего исполнения:

— открытый токопровод с вертикально расположенными жесткими шинами и опорными изоляторами;

— открытый токопровод с вертикально расположенными жесткими шинами и подвесными изоляторами;

— симметричный подвесной с жесткими шинами и опорными изоляторами;

— симметричный подвесной с жесткими шинами и подвесными изоляторами;

— гибкие трехфазные токопроводы, которые применяются для передачи мощностей 100-200 МВА на расстоянии 1,5-3 км. Представляют собой двухцепную ВЛ с расщепленными проводами. Каждая фаза состоит из 4, 6, 8 или 10 проводов марки А 600, располагающихся на поддерживающихся зажимах. С помощью подвесок на изоляторах три фазы размещаются по вершинам треугольника и крепятся к опорам;

— закрытые токопроводы на токи до 20 кА и напряжения до 35 кВ, которые имеют преимущества перед открытыми: меньшая вероятность междуфазных к.з., повышенная безопасность обслуживания. Фазы помещаются в кожухе, который может быть разделен перегородками между фазами.

Дата добавления: 2020-10-14 ; просмотров: 140 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

18. Элегазовые выключатели и их конструктивное исполнение

Элегаз (электроотрицательный газ) – соединение серы и фтора SF₆.

К его положительным свойствам следует отнести:

Высокую (в 2…3 раза выше, чем у воздуха) электрическую прочность

Высокие дугогасящие свойства

Отрицательные свойства элегаза

Наличие температуры перехода в жидкое состояние

С увеличением давления температура перехода в жидкое состояние сдвигается в область положительных температур.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются практически на всех классах напряжений.

К онструктивно элегазовые выключатели бывают двух типов: компрессорные, и с двумя ступенями давления. Для гашения дуги, обычно, используется автопневматическое дутьё.

П ожаро и взрывобезопасность

Высокая отключающая способность

Малый износ дугогасительных контактов

Необходимость наличия элегазового хозяйства

Высокая стоимость элегаза

Сложность эксплуатации при низких температурах

Элегазовые генераторные выключатели

Ток отключения до 190кА

Малое время отключения, не более 60мсек до полного погасания дуги

Способность отключать токи с апериодической составляющей до 75%

Способность отключать токи при рассогласовании фаз на 180 0

Возможность выбора требуемой комплектации генераторного распредустройства

Низкие эксплуатационные расходы

В настоящее время все фирмы поставляют элегазовые генераторные выключатели входящими в состав элегазового генераторного комплекса.

SH6 – элегаз – тяжелый (в 5 чем воздух) В чистом виде элегаз безопасен. 1. Высокая эл. прочность  широко применяется для ЭКРУ 2. высокая дугогосящая способность благодаря св-ву молекулы элегаза улавливать свободные электрны.

Элегазовые практически вытеснили остальные выкл-ли. (за искл. вакуумных на низкое U).

Эл. прочность промежутка начинает восстанавливаться после некоторого времени (порядка 100 мкс).

Особенности элегазовых выключателей: 2. давление элегаза в камерах на порядок ниже, чем давление ВВ (ВВ – 2-4 МПА, ЭГУ 0,5 МПА) 4. Отключение выключателя происходит без выхлопа в атмосферу. 5. Имеют в 2 раза ниже разрывов на фазу, чем у ВВ. 6. Элегазовые (как и ВВ) строятся по модульному примеру, т.е. Q на любое высокое U набирается из стандартных модулей 250 кВ – 1 модуль, 500 кВ – 2 модуля. 7. Высокая отключающая способность 63-80 кА. 8. Неограниченная область применения до 700 кВ. 9. Отключение дуги не сопровождается перенапряжениями (мягкое гашение дуги)

19.Вакуумные выключатели,их конструктивное исполнение

Электрическая прочность и дугогасительные свойства вакуума во много раз больше, чем у других видов диэлектриков. Высокая электрическая прочность вакуума обуславливает малые габариты дугогасительной камеры и вакуумного выключателя. Перемещение подвижных контактов в вакуумной дугогасительной камере производится с помощью сильфона, т.е. путём деформации самой дугогасительной камеры. Отключающая способность выключателя прежде всего зависит от конструкции и материала контактов.

Горение дуги: В вакууме дуга горит в парах металла. При малых токах дуга в вакуумном промежутке имеет диффузную форму. Источниками паров металла являются катодные пятна, хаотически возникающие, исчезающие и перемещающиеся по поверхности электродов.При увеличении тока катодные пятна имею тенденцию к группированию.Дуга образованная объединением катодных пятен называется контрагированной. При этом в дуге выделяется намного больше энергии, чем в диффузной форме, и погасить её намного сложнее. Конструкции контактных систем:

Одним из важных компонентов дугогасительной камеры является металлический экран, предназначенный для адсорбции паров металла. Подвижный контакт крепится при помощи сильфона.Ход контактов составляет всего несколько миллиметров.

№20 Высоковольтные разъединители, конструктивное исполнение и область их применения

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением.Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения.

При отсутствии в электрической цепи выключателя в электроустановках 6 — 10 кВ допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньших номинальных токов аппаратов, о чем сказано ниже.

Требования (по условию безопасности персонала):

1) разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;

2) приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

3) разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении);

4) опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;

5) главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

1) невозможность отключения токов нагрузки, потому что это приводит к разрушению и повреждению разъединителя

2) невозможность работы разъединителя внутренней установки работать на открытом воздухе

3) малые показатели термической и динамической стойкости.

Принцип работы:

I этап: при размыкании контактов разъединителя образуется открытая электрическая дуга, которая под действием магнитного поля и выделяющегося тепла, вытягивается и поднимается в виде петель на расстояние нескольких метров.

II этап: когда расстояние между контактами стало значительно больше, дуга продолжает гореть, потому что происходит явление деионизации воздуха и проводимость его сохраняется в моменты прохождения тока через нуль.

III этап: происходит удлинение электрической дуги, т.к. расстояние между контактами наибольшее, сопротивление и напряжение ее увеличиваются, а ток при этом падает, и при критической длине дуги, ток уменьшается до нуля, а напряжение восстанавливается до напряжения сети, и дуга гаснет.

Необходимо учитывать способность разъединителя пропустить предельный ток короткого замыкания в течение определенного промежутка времени без образования недопустимых нагревов (термическая стойкость). Это время равно четырем секундам – для разъединителей на напряжение до 35 кВ, три секунды – для разъединителя напряжением 110 кВ и выше.

1) внутренней / наружной установки

2) однополюсные / трехполюсные

3) с ручным приводом / с двигательным приводом

4) по наличию / отсутствии заземляющих ножей

5) по способу установки на плоскости

6) по характеру движения ножа

а) рубящего типа с вертикальным перемещением контактов

б) горизонтально-поворотного типа

в) с поступательным движением ножей

г) со складывающимися ножами (пантографические)

е) качающегося типа

ж) катящегося типа

№21 Отделители и короткозамыкатели, конструктивное исполнение и область их применения

К ороткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети. Отключается только при ручном оперировании.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления, управляемый приводом. До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом.

Принцип действия (пример):

В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей КЗ-1 и КЗ-2, введены отделители ОД-1 и ОД-2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное короткое замыкание. Под действие тока КЗ срабатывает выключатель защиты В1 и оба трансформатора Т1 и Т2 обесточиваются. С помощью релейной защиты трансформатора Т1 отключается также выключатель В2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель ОД1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель В1, то есть срабатывает АПВ (автоматическое повторное включение) этого выключателя. Если до аварии выключатель В4 был отключен, то после включения выключателя В1 он может быть включен, то есть сработает АВР (автоматический ввод резерва). При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.

Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35-220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Сокращаются сроки строительства.

№22 Электромагнитные выключатели, выключатели нагрузки, конструктивное исполнение и область их применения

Электромагнитные выключатели.

Д угогасительная камера. 1- дугогас-ые контакты; 2- электромагнит; 3,5- медные рога; 4- гасительная камера; 6- обмотка второго электромагнита; А,Б,В,Г,Д- положение дуги в процессе гашения.

При отключении выключателя размыкаются главные контакты, а затем дугогасительны 1. Возникшая дуга А под действием эл.динмических сил токоведущего контура и воздушных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру(Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и контактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное поперечное магнитное поле перемещает дугу в положение В-между левым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмотка 6 училивает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гасительной камеры 5 с керамическими пластинами, растягивается, попадает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При оключении малых токов(до 1кА) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечивать быстрое втягивание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством с трубкой поддува, через которую подается поток воздуха на дугу.

-полная взрыво- и пожаробезопасность;

-малый износ дугогасительных контактов;

-пригодность для работы в условиях частых включений и отключений;

-относительно высокая отключающая способность (20-40 кА);

-сложность конструкциидугогасительной камеры с системой магнитного дутья;

-ограниченный верхний предел ном. Напряжения (15-20 кВ);

-ограниченная пригодность для наружной установки.

Электромагнитные выключатели нашли широкое применение в промышленных установках, системах собственных нужд электростанций на подстанциях метрополитена и в других типах электроустановок. Применение электромагнитных выключателей обеспечивает возможность создания КРУ меньших размеров на относительно высокие параметры, чем, например с масляными выключателями.

Выключатели нагрузки.

В сетях 6-10 кВ эл.снабж. городских промышленных и с/х предприятий, для отключений и включений токов нормальной нагрузки.

Рис.1. Общий вид. 1-сварная рама; 2-опорный изолятор; 3-металлическая труба; 4- винипластовая газогенерирующая трубка; 5-корпус с патрубком поперечного дутья; 6-контактный нож; 7-изолятор-толкатель.

При отключении срабатывает пружинный привод и через общий для всех полюсов вал перемещает изоляторы- толкатели вниз (50-60 мм). Усилие передается через нож 6 токоведущим связям патрона 9 и контактной системе 8(в ней усмлме срезает заклепки). Гибкие связи освобождаются и ножи 6 поворачиваются до упора, выбрасывая связи наружу. Возникающая эл. дуга гасится продольно-поперечным газовым дутьем.

Рис. 2. 1- метал. трубка; 2- втягивающая пружина; 3-гибкий трос; 4-газогенерир. трубка; 5-стержень; 6-плавкая вставка; 7-дутьевой патрубок; 8-контактная система; 9-гибкая токоведущая связь; 10- стопорный винт; 11-стреловидный оконцеватель.

1 Основные определения: электрические и энергетические сис-мы, электрические станции. Харак-ка энергетической и электрической сис-м. Потребители электроэнергии. Номинальный ряд напряжений

Главная > Документ

ко­роткозамыкателя. Импульс для работы привода подается от релейной за­щиты. Отключение производится вручную. При включении короткозамы­кателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата не­обхо­димо обеспечить большую скорость движения ножа. В существующих конструкциях время включения короткозамыкателя составляет 0,12 — 0,25 с.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для от­ключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производит­ся вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь зазем­ляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,4-0,5 с).

Короткозамыкатели (Кз) и отделители (Од) устанавли­ваются на стороне высшего напряжения менее ответст­вен­ных подстанций, на которых для экономии места и умень­шения капитальных затрат выключатели преду­сматрива­ются только на стороне низшего напряжения.

Короткозамыкатели и отделители должны обладать большим быстродействием для уменьшения времени су­ще­ствования аварийного режима в сети. Кроме того, должна обеспечиваться правильная последовательность операций, так чтобы срабатывание Од на отключение происходило только после исчезновения тока в цепи Кз. В противном случае возможен такой аварийный режим, как отключение тока КЗ Од.

Отделители выполнены в виде однополюсных аппара­тов с двумя опорно-поворотными изоляционными ко­лонками, на верх­них фланцах которых закреплены контактные ножи и контактные вы­воды. Поворот ножей при работе Од происходит в горизонтальной плоскости на угол 90°. Три полюса на 35 и 110 кВ соединяются при монтаже в один аппарат и управляются одним приводом; каждый полюс на 150 и 220 кВ управляется само­стоятельным приводом. От­ключение осуществляется при помощи пружин, взводимых одновремен­но с включением. Для плавного торможения подвижных частей при отключении служат гидравлические буферы с переменным сечением щели, через которую перетекает масло. Основание Од, а также кон­такты защи­щены кожухами от воздействия осадков и гололеда.

26. Конструктивные особенности, параметры и область применения выключателей разных типов. Выключатели нагрузки.

Высоковольтный выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения как нормальном, так и в аварийном режимах. При выборе типа выключателя не­обходимо учитывать род установки (внутренней или наружной), вид дугогасящей среды. В пределах одного РУ рекомендуется применять однотипные выключатели. В распределительных устройствах 6-10 кВ приме­няются маломасляные, вакуумные, электромагнитные выключатели.

В распределительных устройствах 35 кВ и выше рекомендуется применять маломасляные, воздушные и эле­газовые выключатели. Все выключатели характеризуются номинальным напряжением (U ном ) и номинальным рабочим током (I ном ), которые они выдерживают длительное время.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установ­ках, он служит для отключения и вклю­чения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, не­син­хронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Для выключателей сверхвысоких напряжений особое значение имеет быстрота передачи отключающего им­пульса от привода к размыкающим­ся контактам. В этом случае применяются пневмомеханические устрой­ства, в которых перемещение контактов осуществляет­ся системой тяг и сжатым воздухом.

Для дальнейшего повышения быстродействия сигнал управления с по­тенциала земли может быть передан на высокий потенциал по световодам. Размыкание контактов происходит с помощью электромагнит­ного расце­пителя, приводимого в действие разрядом конденсатора. Кон­денсатор заряжается от линии высокого напря­жения через насыщающийся трансформатор.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным уст­ройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и по способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, масляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключа­тели. По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распре­делительных устройств.

В том случае, когда номиналь­ный ток установки невелик, выключатель с релейной защитой можно заменить выключателем нагрузки и предохранителем. Выключатель нагрузки рассчитан на отключение рабочего тока или не­сколько превышаю­щего его номинального тока. Ток КЗ та­ким выключателем не отключается, однако его включающая способ­ность со всеми типами приводов, за исключением ручных, должна быть не ниже соответствующей динамиче­с­кой стойкости при сквозных токах КЗ. Для отключения то­ков КЗ обычно применяют предохранители высо­кого нап­ряжения, соединяемые последовательно с выключателем нагрузки.

До недавнего времени основным видом был автогазовый выключатель нагрузки, использующий принцип га­шения дуги за счет потока газов, образующихся при воз­действии дуги на стенки камеры из газогенерирую­щего ма­териала (органическое стекло, винипласт). Выключатель имеет систему главных контактов и дуго­гасительный под­вижный контакт, входящий в щель ДУ. При отключе­нии сначала размыкаются главные, а затем дугогасительные контакты. В узкой щели ДУ создается интенсивное продольное дутье, вызывающее гашение дуги отключаемо­го тока.

В отключенном положении между неподвижным и под­вижным контактами создается видимый разрыв, т.е. такой выключатель сочетает одновременно функции выключате­ля и разъединителя.

Невысокая надежность автогазовых выключателей на­грузки, малое число отключений номинального тока и ог­раниченные включающая способность и электродинамичес­кая стойкость при сквозных КЗ потребовали разработки новых видов выключателей нагрузки. Одним из них является выключатель нагрузки электро­магнитного типа. Включатели снабжены пружинным приводом с ручным заводом и дис­танционным управлением. В процессе отключения первыми размыкают­ся главные контакты и ток проходит через дугогасительные контакты и катушку магнитного дутья. При определенном расстоянии между главными контактами подвиж­ный дугогасительный контакт с большой скоростью выдергивается из неподвижного. Возникающая в узкой щели дугогасительной камеры дуга удлиняется за счет пере­городок под действием электромагнитных сил, сопротивле­ние дуги растет и достигает критического значения. При переходе тока через нулевое значение дуга гаснет. Время горения дуги в таком выключателе при отключении токов свыше 50 А не превышает 0,02 с. Износ контактов в таком выключателе незначителен, так как в процессе отключения основания дуги пере­мещаются по электроду и дугогасительному контакту. Значительные преимущества вакуумных выключателей как выключателей, имеющих высокий механический и элек­трический ресурс, а также малые габаритные размеры, поз­воляют успешно применять их в качестве выключателей нагрузки. Выключатель имеет литой корпус, внутри которого проходят токоведущие шины. В корпусе установ­лено вакуумное ДУ с массивными торцевыми контактами. Отключение выключателя производится отключающей пружиной, взводимой при включении электромагнитом.

27. Масляные баковые выключатели. Маломасляные выключатели. Конструктивные особенности. Типы, достоинства, недостатки и область применения.

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА БАКОВОГО И МАЛОМАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Масляные выключатели можно разделить на две большие группы: баковые, в которых трансформаторное масло ис­пользуется и для гашения дуги, и для создания необходи­мой изоляции, и маломасляные, в которых масло использу­ется в основном для дугогашения.

На напряжения 35, 110 и 220 кВ применяются в основ­ном баковые выключатели; эти выключатели имеются и в более низких классах напряжения.

Малообъемные масляные выключатели получили преимущест­венное распространение в установках до 20 кВ, а также выше 330 кВ, где они успешно конкурируют с воздушными выключа­телями.

Отключаемые токи маломасляных выключателей на­ружной установки на напряжения 35, 110 и 220 кВ ниже, чем баковых, но в силу меньшей стоимости, меньших рас­ходов материалов, а также меньшей пожароопасности эти выключатели в значительной степени могут заменить мас­ляные баковые.

Управление выключателем осуществляется электромаг­нитным или пневматическим приводом, который крепится на одном из полюсов. В выключателях 110 кВ приводные механизмы всех трех полюсов обычно соединяются между собой с помощью тяги и присоединяются к приводу. В выключателях 220 кВ на каждом полюсе уста­навливается индивидуальный привод.

В маломасляном выключателе в отличие от ба­кового изоляция в основном обеспечивается твердыми ди­электриками. Меньшие габаритные размеры, а также худ­шие механические свойства материалов, применяемых для изготовления корпусов маломасляных выключателей, при­водят к тому, что, механическая прочность корпуса по отно­шению к давлениям, создаваемым при отключении предельных токов КЗ, у маломасляного выключателя ниже, чем у бакового. Это является основной причиной ограничения от­ключающей способности маломасляного выключателя. Вто­рой причиной является трудность создания малогабаритно­го ДУ, обеспечивающего надежное гашение дуги всего диа­пазона отключаемых токов — от малых до предельных.

Выпускаемые в настоящее время маломасляные выклю­чатели можно разделить на две группы. Первая, более мно­гочисленная — с установкой ДУ в нижней части полюса и движением подвижного контакта на включение сверху вниз. Вторая — с движением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой ДУ в верхней части полюса. Вы­ключатели второй группы более перспективны с точки зре­ния повышения отключаемого тока.

Маломасляные выключатели применяются и в качестве генераторных выключателей.

В каждом полюсе выключателя имеются два контура тока — главный и дугогасительный.

Во включенном положении оба контура включены парал­лельно, при этом большая часть тока проходит через глав­ный контур, имеющий значительно меньшее сопротивление, чем дугогасительный.

При отключении первыми размыкаются контакты глав­ного токоведущего контура и происходит переброс тока в дугогасительный контур, контакты которого размыкаются позднее в масле. Возникающие электрические дуги гасятся в ДУ встречно-поперечного дутья. Образующиеся горячие газы вместе с каплями масла попадают в маслоотделители. Здесь газы соприкасаются с фарфоровыми шариками, мас­ло конденсируется и стекает обратно в баки, а газы прохо­дят между шариками, охлаждаются и, попадая в газоотвод­ные трубы, выходят в атмосферу.

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДУ

Для гашения электрической дуги в современных масляных выклю­чателях применяются ДУ, использующие принцип автодутья. Этот принцип состоит в том, что после размыкания контактов возникающая электрическая дуга разлагает масло с выделением газов, содержащих до 60 % водорода, в результате чего существенно повышается давле­ние внутри ДУ и организуется газомасляное дутье. При движении под­вижного контакта создаются условия для выхода газов через опреде­ленные отверстия — дутьевые щели. Выходящие через щели газы и мас­ло обдувают дуговой столб и охлаждают его. В зависимости от направ­ления потока относительно столба дуги различают: продольное дутье, когда поток направлен вдоль столба дуги; поперечное, когда поток на­правлен перпендикулярно или под некоторым углом к столбу дуги и с одной стороны; встречное, когда поток направлен перпендикулярно или под некоторым углом к столбу симметрично с противоположных сто­рон. Обычно в дугогасительных камерах используется сочетание не­скольких видов дутья, а его интенсивность пропорциональна отключаемому току.

Главный недостаток масляных выключателей состоит в опасности пожаров и даже взрывов. Этот недостаток ограничивает их применение для внутренней установки. С другой стороны, минеральное масло, обусловливающее пожароопасность масляных выключателей, обладает хорошими дугогасящими свойствами, что объясняется большим содержанием в продуктах его разложения водорода (до 70 %), который отлича­ется высокой охлаждающей способностью.

В маломасляных выключателях масло служит только для гашения дуги и не выполняет изоляционных

функций, как в баковых выключателях.

Р
ассмотренные масляные выключатели имеют ряд недостатков. Баковые масляные выключатели имеют большую массу и габаритные размеры, требуют ухода за маслом, взрыво- и пожароопасны. Маломасляные выключатели имеют значительно меньший объем масла, чем баковые, но обладают другим недостатком: количество операций ограничено, так как при частых отключениях небольшое количество масла быстро загрязняется частицами сажи, образующимися при горении дуги.

28. Воздушные выключатели. Конструктивные особенности. Способы гашения дуги. Область применения.

Воздушные выключатели принадлежат ко второй группе вы­ключателей — газовых. В них для гашения дуги и деионизации дугового промежутка используется сжатый воздух, обдувающий дугу в продольном или поперечном направлении.

Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воз­духом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается. Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов занимает теперь свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряже­ние, восстанавливающееся на контактах выключателя. Назначе­ние дугогасительной камеры заключается в быстром и полном за­мещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом.

Существует два типа дугогасительных камер, получивших распространение на практике. В камерах первого типа поток сжа­того воздуха параллелен стволу дуги. Это так называемая камера продольного дутья. В других — поток гасящего воздуха перпен­дикулярен оси ствола дуги. Их называют камерами поперечного дутья.

Гашение электрической дуги в воздушных выключателях производится в дугогасительных устройствах (ДУ) — каме­рах, в которых эффективное охлаждение происходит за счет воздействия воздуха, текущего с большой скоростью относительно дугового столба.

Имеются ДУ, в которых воздушный поток воздействует на дугу в направлении, перпендикулярном оси дуги, — это камеры поперечного дутья. Такие выключатели используются при напряжении не более 20 кВ и токах от­ключения не более 120 кА. ДУ выполняется из органичес­ких изоляционных материалов, имеет большие габаритные размеры и подвергается быстрому износу.

Пневматическая схема лабораторной установки воздушного выключателя

Глава 7. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Под конструктивным выполнением РУ понимают размещение аппаратов и токопроводов в определенном порядке в соответствии с главной схемой электрических соединений и с учетом действующих ПУЭ, ПТБ и ПТЭ.

РУ состоит из ряда однотипных элементов, ячеек, каждая из которых подключена к узлам схемы, участкам сборных и уравнительных шин, линиям, трансформаторам и т.п.

В общем случае каждая ячейка содержит коммутационный аппарат (силовой выключатель, выключатель нагрузки, отделитель, разъединитель), токоведущие части и измерительные трансформаторы тока и напряжения. Зачастую на начальном этапе проектировании РУ достаточно рассмотреть только одну ячейку, транслируя разработанное решение на остальные ячейки РУ.

Каждая ячейка имеет силовой выключатель, разъединители, необходимые для выполнения ремонта и обслуживания оборудования, токоведущие части и измерительные трансформаторы.

При проектировании РУ (ЗРУ или ОРУ) основное внимание должно быть уделено требованием, обеспечивающим надежность работы установки, безопасность и удобство эксплуатации, возможность расширения объекта без дополнительного отключения работающей части, индустриальности сооружения и пр.

Разработка вариантов компоновки РУ требует решения следующих вопросов: обеспечение допустимых расстояний между токоведущими частями, а также между токоведущими и заземленными частями, при проектировании заграждений, коридоров обслуживания и проездов; выполнение грозозащиты и заземлений, маслоотводящих и маслосборных устройств, площадок обслуживания и т.п.

Разработка вариантов компоновки РУ требует решения следующих вопросов: обеспечение допустимых расстояний между токоведущими частями, а также между токоведущими и заземленными частями, при проектировании заграждений, коридоров обслуживания и проездов; выполнение грозозащиты и заземлений, маслоотводящих и маслосборных устройств, площадок обслуживания и т.п.

Рис. 7.1. Пример схемы РУ 110 кВ понижающей подстанции

В действующих правилах устройства электроустановок представлено семь видов минимальных расстояний РУ (см. рисунки 7.2-7.5, таблицу 7.1):

· A_ф-з– от токоведущих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до протяженных заземленных конструкций и постоянных внутренних ограждений высотой не менее 2 м, а также до стационарных межячейковых экранов и противопожарных перегородок;

· A_ф-ф– между токоведущими частями разных фаз;

· Б – от токоведущих частей, элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до постоянных внутренних ограждений высотой до 1,6 м и до транспортируемого оборудования;

· В – между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях при обслуживаемой нижней цепи и неотключенной верхней;

· Г – от неогражденных токоведущих частей до земли или кровли зданий при наибольшем провисании проводов;

· Д – между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях, а также между токоведущими частями разных цепей по горизонтали при обслуживании одной цепи и неотключенной другой;

· Ж – от контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки, присоединенной ко второму контакту.

Рис. 7.2. Разрез ячейки РУ 110 кВ

Рис. 7.3. План ячейки РУ 110 кВ

Рис. 7.4. Разрез шинного портала

Рис. 7.5. Узел установки разъединителя

Расстояния в свету от гибких токоведущих частей до различных элементов ОРУ должны быть не менее приведенных в табл. 7.1. При гибких шинах расстояния в свету между токоведущими и заземленными частями при их расположении в одной горизонтальной плоскости должны быть не менее:

где ; – стрела провеса провода при 15ºС, м; ; – давление (скоростной напор) ветра на провод, Н/м; – вес провода, Н/м; – масса провода, кг/м; – ускорение свободного падания, м/с 2 .

Минимальные расстояния для ОРУ различных классов напряжения

Применение ЗРУ уменьшает минимальные расстояния (по сравнению с ОРУ) за счет того, что аппараты и токоведущие части не подвергаются внешнему воздействию окружающей среды (ветра, снега, дождя, температуры, солнечной радиации и т.д.).

Минимальные расстояния для 3РУ различных классов напряжения

Следует иметь в виду, что в тех РУ, где предусмотрен проезд транспортных, монтажных и ремонтных средств, расстояния по пути их следования (с учетом разворотов) от любой части до токоведущих частей, находящихся под напряжением, должны быть не менее одного метра для РУ до 35 кВ включительно; 1,65 метра для 110 кВ; 2,5 метра для 220 кВ.

В ОРУ напряжением 110 кВ и выше должен быть предусмотрен проезд с габаритом 4000×4000 мм вдоль выключателей для передвижных ремонтных механизмов и приспособлений, а также передвижных лабораторий.

Применение типовых элементов и конструкций РУ, комплектных и сборных ячеек, узлов из аппаратов и токопроводов, а также комплектных и сборных ячеек и ПС, полностью или частично изготовленных на заводе, обеспечивает выполнение всех перечисленных требований, а также индустриализацию монтажа и сооружение объектов в минимальные сроки.

Рис. 7.6. Схема расположения элементов шинного портала 110 кВ

Рис. 7.7. Схема расположения элементов ячейкового портала 110 кВ

ОРУ являются основными производственными сооружениями на ПС, поэтому компоновка ПС определяется расположением ОРУ с учетом подходов воздушных линий (ВЛ).

В состав ОРУ, кроме оборудования и токоведущих частей, входят опоры для гибкой и жесткой ошиновок, опоры под оборудование, молниеотводы и мачты освещения, фундаменты под опоры, кабельные лотки и каналы, специальные железнодорожные пути для перекатки трансформаторов, огнестойкие преграды между трансформаторами (при расстоянии в свету менее 15 метров).

Примеры схем унифицированных стальных порталов ошиновки РУ 110 кВ представлены на рис. 7.6-7.7.

Основными конструктивными элементами для установки оборудования служат стальные и железобетонные стойки и сваи. Под различное оборудование устанавливается одна или несколько стоек или свай.

В комплектных РУ блочно-модульного исполнения под опорные конструкции применяются поверхностные фундаменты.